Adaptado de um comunicado de imprensa do Office of Public Affairs.
Os plásticos devem ser quimicamente inertes. É por isso que são usados com tanta frequência para embalar alimentos, engarrafar água e criar brinquedos infantis.
Mas algo importante acontece quando um grande pedaço de plástico se fragmenta em micro e nanopartículas: a sua área de superfície aumenta dramaticamente em relação ao seu volume. Muito mais material está agora exposto ao seu entorno.
Um novo estudo realizado por pesquisadores da Universidade de Columbia e da Universidade da Califórnia, Berkeley, descobriu que esta superfície recém-criada não é necessariamente segura e identificou as razões químicas para isso.
“À medida que o plástico se fragmenta em partículas cada vez menores, sua área de superfície aumenta enormemente”, disse Wei Minprofessor de química e engenharia biomédica da Columbia. “Então os microplásticos alteram a água que os rodeia, gerando radicais reativos de alta energia que muito provavelmente contribuem para os danos biológicos que vemos nos animais e potencialmente nos humanos como resultado da exposição aos microplásticos.”
O trabalho desafia a visão comum dos microplásticos como fragmentos em grande parte passivos de material inerte e contribui para uma compreensão crescente de por que a presença em larga escala de microplásticos é motivo de preocupação. A pesquisa foi publicado hoje na revista Nature.
Isso é particularmente digno de nota para a saúde humana porque o sangue humano é composto por aproximadamente 50% de água, e as células humanas individuais são geralmente compostas por 60% a 80% de água. A nova investigação sugere que os microplásticos que entram na corrente sanguínea ou nas células podem permanecer quimicamente activos neste ambiente biológico rico em água.
“Este trabalho tem implicações significativas para o ambiente e a saúde humana”, disse o coautor Beizhan Yangeoquímico ambiental do Observatório Terrestre Lamont-Doherty, parte da Escola Climática de Columbia. “Os microplásticos e nanoplásticos podem formar-se e entrar em ambientes aquáticos através de descargas de fontes como fabricantes de plástico e lavandarias.
“Vários usos e processos em nossas vidas diárias também podem gerar microplásticos, incluindo aquecimento por micro-ondas, exposição solar de água engarrafada durante o armazenamento e injeções intravenosas em ambientes de saúde. Este trabalho fundamental fornece um caminho potencial para a compreensão de seus impactos na saúde.”
Os pesquisadores lideraram um Estudo de 2024 que desenvolveu uma tecnologia de microscópio baseada em laser e descobriu que, em média, um litro de água engarrafada continha cerca de 240.000 fragmentos de plástico detectáveis (principalmente plástico de tamanho nanométrico, ou seja, nanoplásticos) – 10 a 100 vezes mais fragmentos do que havia sido estimado anteriormente. Esse estudo levou a um reconhecimento crescente de que existem micro e nanoplásticos em todo o sistema alimentar.
O estudo de 2024 atraiu ampla atenção da mídia e o combate aos microplásticos tornou-se uma prioridade de saúde pública. Este ano, o governo federal dos EUA lançado um programa de US$ 144 milhões para combater microplásticos tóxicos no corpo humano. A Agência de Proteção Ambiental dos EUA também adicionou microplásticos a uma lista federal de contaminantes que podem representar uma preocupação para a água potável – a primeira vez que microplásticos aparecem na lista.
Pesquisas subsequentes em revistas importantes, incluindo New England Journal of Medicine, Nature Medicine e Nature Health encontraram ligações entre exposição a micro e nanoplásticos e ataque cardíaco, acidente vascular cerebral, demência e tumores cerebrais. Mas dada a sua suposta inércia, o mecanismo pelo qual os microplásticos poderiam contribuir para estas doenças não era claro.
Este novo estudo especifica um mecanismo anteriormente negligenciado que pode ajudar a colmatar esta lacuna.
As moléculas de água tornam-se quimicamente ativas quando entram em contato com o plástico, que é hidrofóbico (o que significa que repele a água). O contato entre a água e o plástico cria um ambiente que facilita a transferência de elétrons e a formação de radicais reativos. Quando os plásticos se fragmentam em partículas menores, a sua proporção crescente entre superfície e volume cria mais dessas áreas quimicamente ativas.
“Nossa pesquisa descobriu que quando os microplásticos interagem com a água, como acontece quando estão em água engarrafada, ou quando são absorvidos pela corrente sanguínea, eles geram espontaneamente (esses) radicais reativos de alta energia”, disse Naixin Qian, pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Wei Min que ajudou a liderar a pesquisa. “Estes são exemplos clássicos dos tipos de moléculas que podem danificar tecidos animais e humanos.”
“A água é um ator ativo importante aqui, e não apenas um espectador. É essencial para tornar esses microplásticos reativos”, disse Min.
A equipe de Columbia conduziu os experimentos químicos e biológicos, enquanto colaboradores do laboratório de Teresa Head-Gordon, na Universidade da Califórnia, Berkeley, criaram cálculos teóricos e simulações dinâmicas para identificar como o microplástico interagia com a água.
O laboratório de Head-Gordon liderou a teoria mostrando que os íons hidróxido que são promovidos para as camadas de água imediatas perto da interface microplástica hidrofóbica podem perder mais facilmente seus elétrons para criar radicais hidróxido.
“Nosso trabalho fundamental de que os microplásticos mais hidrofóbicos que interagem com a água podem gerar reatividade química poderia, em última análise, levar a novas soluções de engenharia, redesenhando a química desses plásticos básicos para reduzir os resultados tóxicos para a saúde e o meio ambiente”, disse Head-Gordon.
O grupo de Yan está colaborando com Min e outros pesquisadores, incluindo Phoebe Stapleton da Rutgers e Rebecca Florsheim e Terry Gordon da Universidade de Nova York, para estudar a distribuição de micro e nanopartículas em tecidos humanos e avaliar sua translocação para tecidos fetais e descendentes da exposição materna durante a gestação usando modelos animais. Além disso, Yan está investigando soluções de engenharia para reduzir as emissões de micro e nanopartículas, como a remoção de microfibras de secadoras e máquinas de lavar.
